Кроме того, у автомобилей, оборудованных каталитическими нейтрализаторами, реакция серных соединений с парами воды приводит к образованию серной кислоты.
Соединениясвинца (РЬ)
- чрезвычайно вредны и отнесены, поэтому к 1 -му классуопасности.
Попадая в организм при дыхании, через кожу и с пищей, вызывают отравление, приводящее к нарушениям функций мозга, органов пищеварения, нервно-мышечных систем.
Около 70 - 80% свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, вместе с отработавшими газами попадает в атмосферный воздух.
Соединения свинца, накапливаясь в организме, вызывают изменения кроветворных органов и нарушения в обмене веществ.
Кроме отработавших газов ДВС источниками загрязнения атмосферы являются картерные газы и испарения топлива из карбюратора и топливного бака.
С картерными газами выделяется до 20% CnHm, на испарения из карбюратора и топливного бака приходится в среднем 15% CnHm.
Еще одним источником загрязнения атмосферы твердыми частицами является загрязнение пылью от износа резины (до 1, 6 кг в год на один автомобиль), тормозных колодок и дисков сцепления автомобилей, а также продуктами истирания поверхности дорог.
Исследованиями доказано, что в промышленных центрах с высокими уровнями загрязнения атмосферы возрастает количество различных заболеваний.
Последствия воздействия отдельных компонентов на организм человека подробно изучены.
Действие токсичных веществ может усиливаться при неблагоприятных погодных условиях, приводящих к образованию смогов.
Автомобили в процессе движения, как правило работают
с переменными нагрузками на неустановившихся режимах,
с последовательными циклическими переходами
- с режима холостого хода на режим разгона,
- установившийся режим работы и далее торможения.
Установлено, что в период торможения двигателем выделяется большое количество углеводородов.
Максимальные концентрации СО наблюдаются при работе двигателей на холостом ходу и при полных нагрузках.
По данным НИИАТа концентрация СО при работе двигателя на холостом ходу превышает этот показатель на установившемся режиме в 2, 1 раза, а на режимах принудительного холостого хода - в 1, 6-1, 9 раза.
При разгоне автомобиля и при движении с установившейся скоростью в ОГ характерна большая концентрация окислов азота.
В области режимов работы двигателя на обогащенных смесях наблюдается практически линейная зависимость концентраций СО от коэффициента избытка воздуха (ά).
В диапазоне средних нагрузок (40-70%) при составе смеси, близком к стехиометрическому, концентрации СО и CnHm, незначительны, а концентрации NОХ могут достигать максимальных значений.
Высокие концентрации газообразных примесей принято оценивать в процентах по объему (% об.),
- меньшие - количеством частей на 1 млн. (млн.) или массовой концентрацией (мг/м3).
Концентрации пересчитывают из объемных единиц в массовые с учетом молекулярного веса примеси при определенных значениях температуры и давления.
Концентрации компонентов в ОГ еще не характеризуют токсичность двигателя.
Например, концентрации СО при работе на холостом ходу являются, как правило, наибольшими, но общее количество выделяемых ОГ невелико.
Проведенные испытания показали, что автомобилем ГАЗ-24 "Волга" на режиме холостого хода выделяется (по массе) в 2, 5 раза меньше СО, чем при движении со скоростью 50 км/ч на подъемах с уклоном 3%.
Однако концентрация СО на холостом ходу в 6 раз больше, чем при движении со скоростью 60 км/ч.
Характеристики режима работы двигателя автомобиля и показатели токсичности в цикле городского движения (данные автополигона НАМИ), представлены в табл. 3.
Таблица 3
| Режим работы | Доля режимов, % | |||||
| пo времени | по объёму | по выбросам | по расходу топлива | |||
| СО | CnHm | |||||
| Холостой ход | 39, 5 | 10 | 13-25 | 15-18 | 0 | 15 |
| Разгон | 18, 5 | 45 | 29-32 | 27-30 | 75-86 | 35 |
| Установившийся режим | 29, 2 | 40 | 32-43 | 19-35 | 13-23 | 37 |
| Замедление | 12, 8 | 5 | Л 0-13 | 23-32 | 0-1, 5 | 13 |
Наиболее неблагоприятными, с позиций токсической характеристики двигателя, являются режимы разгона, замедления и холостого хода.
Поэтому, наличие средств регулирования дорожного движения на городских магистралях, эффективно решая проблему обеспечения безопасности движения, приводит к увеличению выброса вредных веществ.
Для экологической оценки автомобильных двигателей как источника загрязнения используют показатели, учитывающие химический состав и количество ОГ, а также энергетические показатели транспортных средств в конкретных или осредненных условиях эксплуатации.
Количество i-го компонента, выделяемого двигателем в единицу времени:
CТi = Ci ∙ Qог
где Ci - концентрация рассматриваемого токсичного компонента, г/м3; Qог - объемный расход ОГ, м3/ч.
Используется также показатель удельного уровня выброса вредных веществ (аналогично удельному расходу топлива), определяемый из соотношения:
qi = CТi / Ne
где Ne- эффективная мощность двигателя, кВт.
Для сравнительной оценки токсичности двигателя используется удельная эквивалентная токсичность двигателя, приведенная к СО:
n
qCO= ∑ KiCO ∙ qi
i=1
где KiCO - коэффициенты, представляющие собой отношение среднесуточной ПДК для СО и ПДК для i-го вещества в воздухе населенных мест.
В различных странах мира, в том числе в СНГ, для оценки токсичности двигателя и определения количества вредных выбросов на участках улично-дорожной сети городов применяется так называемый пробеговый выброс, т. е. абсолютное количество выбросов токсичного вещества за единицу пройденного пути автомобилем: qi= Ci / U
Для оценки токсичности автомобилей по выбросу вредных веществ используются ездовые испытательные циклы, которые воспроизводят средние режимы движения автомобилей при имитации действительных условий их эксплуатации в городах. Ездовые циклы представляют собой определенную последовательность наборов режимов, включая холостой ход, разгон, движение с постоянной скоростью, замедление.
Критерий экологической безопасности автотранспорта.
Для интегральной оценки качества отработавших газов (ОГ)любого автомобиля используется комплексный показатель опасности автомобиля (КОА), который отражает совокупность количества выбросов всех примесей, содержащихся в отработавших газах, а также класс опасности и токсичность:
mm
КОАj = ∑ КОВi= ∑ (Mi / ПДКi)ά (i) (1)
i=1 i=1
где Мi - количество выбросов i-й примеси в атмосферу, г/с;
ПДКi - максимально-разовая предельно допустимая концентрация г/м3 ;
ά (i)- безразмерная константа, позволяющая соотнести степень вредности i-го вещества с вредностью диоксида серы (III степень опасности).
Использование КОА дает то преимущество, что позволяет сравнивать между собой опасность автомобиля (передвижного источника) и промышленного предприятия (стационарного источника загрязнения атмосферы).
Но КОА не позволяет судить о соответствии ОГ данного автомобиля действующим нормам по выбросам.
Поэтому необходимо модифицировать критерий КОА, т. е. выработать критерий экологической безопасности автомобиля (Кa), который позволит сопоставить его с некоторым эталоном.
Предлагается в качестве эталона выбрать категорию опасности автомобиля, сертифицированного по правилам № 83 ЕЭК ООН (иначе ЕВРО).
Тогда критерий экологической безопасности автомобиля будет определяться по формуле:
Ка = КОАj /КОАЕВРО (2)
где КОАj, - категория опасности автомобиля, определяемая для реальных условий эксплуатации;
КОАЕВРО - категория опасности автомобиля удовлетворяющего ЕВРО.
Из формулы (2) очевидно, что если Ка > 1, то техническое состояние такого автомобиля с позиции экологической безопасности следует считать неудовлетворительным.
Для расчёта категории опасности автомобиля выбросы примесей представляются в виде потока частиц вещества (в единицах массы, отнесенной к единице времени).
В свою очередь, значение предельных выбросов вредных веществ в нормах ЕВРО представляется в единицах массы, отнесенных к расстоянию.
Пересчет рекомендуется выполнять по формуле:
Мit = MiL∙ Lц /tц,
где MiL- удельный выброс i-го вещества на 1 км пробега, г/км;
Lц = 11 км - протяженность цикла;
tц = 1220 с - время цикла.
Далее, используя полученные по формулам (1) и (2) коэффициенты рассчитывается значение критерия экологичности Кai, на основании которого строится таблица уровней экологической безопасности автомобиля (табл. 4).
Таблица 4. Границы уровней экологической безопасности автомобилей
| ЕВРО (i) | Уровень экологической безопасности автомобиля | ЗначениеКai |
| 0 | Чрезвычайно опасные | >10 |
| I | Высоко опасные | 4-10 |
| II | Умеренно опасные | 2-4 |
| III | Мало опасные | 1-2 |
| IV | Не опасные | <1 |
В качестве эталонного норматива следует использовать уровень экологической безопасности (Ка ≤ 1) автомобиля, удовлетворяющего четвертой поправке к правилу ЕЭК ООН, а именно - ЕС 2005 ЕЭК ООН (ЕВРО IV) (табл. 5)